急，了解煤矿液压支架问题！

【专家解说】：新庄煤矿液压支架选型方案研究 胡壁垒,李朝林,朱团结 (河南神火集团公司,河南永城 476600) 摘 要:随着河南神火煤电公司新庄矿的开采深度增加,目前的液压支架已不能满足需要 此通过考察分析,研究设计了一套比较适应二水平生产使用的液压支架" 关键词:液压支架;选型方案;定型 中图分类号:TD355+143 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2004)0820016203 0 引 言 随着河南神火煤电公司新庄矿开采深度的增加 QY320-115/315型支顶式掩护支架(平顶山煤矿机械厂制 造)和BY3B320-17/35支顶支掩式支架(北京煤矿机械厂 制造)因设计标准低!实验水平低,按照1985年标准虽能 够通过验收,但与井下实际生产需要相差很大,且已超期 使用,因此不适应新庄矿的二2煤层的开采" 1 矿井地质概况 1)神火煤电公司新庄煤矿二2煤位于山西组中部,上 距三2煤约90m,煤层厚度210~314m,平均厚度2183m 属于中厚煤层,煤层普氏硬度系数为f=1,埋藏深度为 532~732m,全区可采,煤层结构简单,一般无夹矸,属 于稳定煤层" 2)地质条件:煤层的倾角平缓,一般为6~10b,深度 为4~6b,局部达15b,单斜构造,大部分无伪顶"直接顶 由泥岩!砂质岩石组成,有时直接顶为砂岩,厚度达610 ~8100m,局部复合顶板发育,复合顶板厚度017~110m 最厚达310m,平均厚度为018m,其上部有一层厚011~ 013m的煤线"这给顶板管理带来一定的困难"砂质泥岩抗 压强度为2713~8615MPa,砂岩抗压强度为4012~ 12112MPa,顶板在采动后,随移架自动垮落"老顶由砂岩 和砂质泥岩组成,随直接顶垮落,厚度在14~15m,老顶 初次来压步距为10~18m"直接底板由强度较低的泥岩和 砂质泥岩组成,灰黑色,团块状构造,局部底板松软,回 采时支架易扎底"直接底板厚度015m左右,泥岩!砂质 泥岩强度为0152MPa,这给回采工作带来一定的困难" 2 液压支架使用情况 1)BY3B320-17/35型支顶支掩式液压支架是1995年 从焦作九里山矿进的一批旧支架,从使用情况看,存在一些问题:支架顶梁短,仰采时支架前部梁距加大,不能 及时支护,造成冒顶!片帮,俯采时老塘矸石从支架前梁 端滚落到前面运输机上;支架掩护梁较长,支架背矸严 重,掩护梁承受冲击力较大,支架常被压死;支架200 立柱损坏严重,内径变形超差,立柱串液,每月更换达20 多根立柱"推移千斤顶损坏率达60%;后连杆漏矸严 重;立柱窜底,底座损坏严重"从使用情况分析 BY3B320-17/35型支顶支掩式液压支架架型已完全不适 应新庄矿较复杂的煤层地质条件要求" 2)QY320-115/315型二柱支顶掩护式液压支架是 1989年从平顶山煤机厂选购,1994年开始使用,使用效果 较好,产量高,比较适应新庄矿二2煤层复杂的地质条件 要求"但在使用中也发现如下问题:QY320-115/315 型二柱掩护式液压支架适应0b~8b的倾斜角度较小的工作 面使用,大于8b支架稳定性差;支架在22111工作面使 用时,底座前端易扎底,移架困难;1994年开始使用一 段后,发现有顶梁!掩护梁交接处焊缝开裂严重,立柱窜 顶!窜底,平衡千斤顶耳座断裂现象;推移千斤顶采用 的是浮动活塞,推溜力和移架力比较小,由于采煤机使用 的凯南麦特生产镐型强力滚筒,装煤效果不好,推溜!移 架比较困难" 3 支架架型分析 1)新庄矿二2煤层埋藏深度在-532~-732m,要求 支护强度P\524kN/m2"现使用的QY320-15/35掩护式 支架支护强度为520kN/m2,支架在采高2000~3500mm时 支护强度为530~658kN/m2,可以满足;如果支架工作在 2000mm以下,支护强度满足不了地质条件要求,老顶来 压时支架易造成死架或支架窜顶的可能" 2)二2煤属中厚煤层,顶板属于1级2类,煤层变化 大,顶板随采随落,适应这类顶板的液压支架应选择掩护 式和支撑掩护式两种,调高比大,承载能力强,稳定性好"对顶板主动水平力大,顶梁前端支撑力大"通过使用 QY320-115/315二柱支顶式掩护支架,该支架产量高, 相对影响生产较小,能适应新庄矿地质条件要求"根据地 质资料,二2煤层直接底板由强度较低的泥岩!砂质泥岩 组成,底板松软,最低抗压强度为0152MPa,不能满足直 接底板的抗压需要" 3)QY320-115/315型掩护式支架是按照85标准设 计的,85标准和2000标准相比,在受力分析上相差很大, 体现在结构件上就是结构件强度等级相差一个级别,支架 技术参数不合理,造成掩护梁承受的冲击力大" 4)QY320-115/315掩护式支架在采高H=2800mm, 断面S=6134m2,瓦斯在110%以下,风速V=4m/s,允 许每分产生的瓦斯量Q:Q=S@L@110%=6134@4@ 110%=01254m3/S" 每天产量按3200t计算,采煤时间为9h,(开机为 50%)每吨允许瓦斯涌出量为Q=2157m3/t" 5)由此计算在采高218m时,瓦斯相对涌出量为 2157m3/t,因此QY320-115/315液压支架的通风断面小, 不适应二2煤层工作面瓦斯排放" 从以上分析QY320-115/315型掩护支架完全不适应 二2煤层的地质条件,如果使用会出现如下问题:支架 强度不足;支架扎底;通风端面小,引起瓦斯积聚; 掩护梁长,背矸严重,承受冲击力大,损坏严重;推 溜!移架困难,制约生产" 4 掩护支架的选择方案 根据新庄矿的地质条件,有掩护支架和支撑掩护式支 架两种架型可供选择,从经济上看应选择掩护式支架"根 据地质条件的变化和现用的QY320-115/315掩护式支架 的使用情况,对选用支架提出以下几点要求: 1)支架的高度最高应取315m,最低应取113m! 114m!115m三种数据" 2)由于二水平有瓦斯涌出,尽可能通风断面大" 3)护帮装置必须可上调6b~7b,并可全部收回,即可 护帮又可超前支护顶板" 4)前梁与掩护梁铰接处均加固防止开焊断裂,并解决 此处的漏矸问题" 5)大立柱由原来的230增加到250,顶梁柱窝和底 座柱窝处加固防止开焊" 6)前梁千斤顶!平衡千斤顶!连接耳座加固" 7)移架千斤顶是浮动活塞式的,移动力偏小,另推移 杆两头连接处易断" 8)支架底座设计对起伏变化大的底板适应能力强,并 留有可装调架千斤顶的位置(因过构造会出现不适应底板起 伏的现象)" 9)侧护装置最好选择埋伏式或上覆式,但不要用嵌入 式和折页式"10)支架因是掩护支架,应选择支架强度大的(标准 0135!014!0145!0155!016MPa)" 11)为了配件的购置方便,应基本与现有QY320- 115/315支架各种配件能互换" 12)支架的顶梁和底座的钢板用高强度板" 13)由于运输条件的限制和复合顶板的增多,要求铰 接顶梁附带伸缩梁" 5 委托设计的新支架 根据新庄矿对配套设备及相应地质条件的要求设计出 ZY3800-15/35二柱支顶式掩护支架,完全解决了以往支 架不适应的问题,并且按照二2煤层实际情况进行三机配 套设计"ZY3800/15/35二柱掩护式液压支架完全适应二2 煤层复杂的地质条件要求"技术参数如下: 形式:ZY3800-15/35二柱支顶式掩护支架 高度:(最高~最低)115~315m 宽度:(最大~最小)1143~116m 中心距:115m 初撑力:(P=3115MPa)3092kN 工作阻力:(P=38173MPa)3800kN 对地板比压:0193~2149MPa 支护强度:0158~0168MPa 移架步距:600mm 泵站压力:3115MPa 操作方式:本架 经过反复研究对ZY3800-15/35支架与QY320-115/ 315支架和运输条件对照,提出修改方案:QY320-115/ 315液压支架与ZY3800-15/35型支架的比较大致相同, 但ZY3800-15/35型支架支护强度大于QY320-115/315 液压支架,通风断面的增加适应于瓦斯涌出面"底座的起 伏适应性强,前梁布置2根前梁千斤顶和2根平衡千斤顶, 增加了整改的支护强度和稳定性" 缺点:前梁千斤顶的行程短;整架长度增加不便 于井下运输及装罐;支架(1315t)超重;全部平板车重 新加工以适应支架的运输;电缆与立柱之间虽然大于 600mm,但由于推移千斤顶的连接结构和抬架装置给行人 带来不便,经过修改ZY3800-15/35液压支架设计方案, 仍不适应新庄矿的运输!提升与工作面的配套要求,需重 新设计" 6 液压支架的定型 根据新庄矿二2煤层地质条件,结合QY320-115/ 315!ZY3800-15/35!ZY3200B-17/37!ZY3200-1815/ 38!ZY320-1415/3115!ZY3500-14/32等液压支架性能 对比和对永城煤电集团陈四楼矿和平顶山煤业集团六矿液 压支架的使用情况分析研究,一致认定二柱支顶掩护式液 压支架能适应新庄矿的提升!运输!通风!支架强度!支架底座对底板比压等的要求"根据5MT312)2000液压支 架适用条件6试验规范要求,基本模拟井下比较恶劣的地 质情况,试验次数为17500次"按照2000标准设计,允许 考虑掩护梁冲击力水平扭矩情况,结构件强度安全系数计 算结果为:顶梁柱窝安全系数0191,掩护后连杆处系数 0181,平衡千斤顶耳座处安全系数0185,前连杆安全系数 0182,后连杆安全系数0191,底座柱窝安全系数0187,结 构件安全系数均为110以下" 随着科技的发展和20多年的研究以及与国外支架的对 比,对二柱掩护式支架顶梁立柱位置在顶梁前后的比例关 系和平衡千斤顶的位置之间受力关系有了更充分的认识" 新庄矿属于破碎顶板,支架设计时应考虑掩护梁尽量短, 保证掩护梁背矸少,冲击压力小"ZY3600)1515/35液压 支架支护强度P\0152MPa的要求;支架底座加宽,前端 比压较小,不易扎底,增加整架的稳定性;前梁采用铰接 带伸缩前梁!2根140mm行程600mm的双千斤顶,支撑 承载能力大,可以向上摆2517b,向下摆1912b;护帮采用 小四连杆结构即可实现临时支护,又可护帮,提高了支架 的适用性能,完全适应二2煤层起伏变化的复杂地质条件" 此方案选用ZY3600)1515/35二柱支顶掩护支架得到 河南神火煤电公司及天地科技股份有限公司的认可,由天 地科技股份有限公司开采所事业部正式设计!平顶山煤矿 机械厂已生产出50套准备投入使用" (责任编辑 郑燕凌) 液压支架 液压支架 性能参数： 型式 支撑高度（mm) 中心距（mm) 初撑力（kn) 工作阻力宽（kn) 支护强度（Mpa） 对底板比（Mpa) 适应煤层倾角 (X0) 泵站压力 支撑掩护式 1440－2600 1500 2844 3200 0.56 1.7 15 23 平顶山煤矿机械厂，始建于1968年。是原国家煤炭工业局、中国煤矿工程机械装备集 团公司确定的煤炭工业采掘工作面液压支架定点生 产厂家，现属河南省煤炭工业局， 属国有中一企 业。ISO9001：2000质量体系获证单位。现有职工 1560人，各类专业技术人员191人，其中具有中、 高级职称的105人，教授级职称、河南省优秀专家 1人。企业拥有各类机械设备570多台（套），其中 进口设备21台（套），高精尖设备32台（套），具有年生产各种型号液压支架2600架、乳化 液泵站100套的生产能力，资产总额2亿元，年产值3.2亿元。 目前，我厂主导产品有液压支架、乳化液泵站、洗选设备、矿用风机、冷拔管等。1975 年，我厂成功研制出我国第一套ZYZ-1型掩护式液压支架。 推荐厂家： 全称：平顶山煤矿机械厂 　　地址：河南省平顶山市南环路西段2号 　TEL:0375-4978777 FAX:0375-4943795 E-mail:pmj8150@163.com